Attualità sul tempo

Negli ultimi anni le previsioni del tempo sono sempre più affiancate da informazioni aggiuntive riguardanti l’affidabilità oppure la probabilità che una determinata situazione meteorologica si realizzi. Molti utenti finali delle previsioni meteo hanno però una certa difficoltà ad interpretare una previsione probabilistica visto che sono comprensibilmente ancora prigionieri della logica deterministica “evento sì, evento no”, non sempre appropriata per un sistema caotico e altamente non lineare come l’atmosfera. Uno dei principali compiti dei meteorologi è quindi quello di interpretare una previsione probabilistica e di tradurla in un evento deterministico come ad esempio “temporale sì o temporale no”. A dipendenza della situazione meteorologica e delle scale temporali (quando?) e spaziali (dove?) che si vogliono prevedere, l’errore è comunque possibile. Non tutti i fenomeni e le situazioni meteorologiche sono infatti prevedibili con la stessa precisione. Ad esempio la probabilità di un rovescio di pioggia in un villaggio preciso nel Sopraceneri è molto più bassa della probabilità di un rovescio in un qualunque luogo dell’intero pendio sudalpino. A dipendenza della scala spaziale e dei dettagli temporali che si vogliono prevedere si avrà quindi una prevedibilità sensibilmente diversa e una possibilità di errore corrispondente: maggiore è la prevedibilità, minore la possibilità di errore. La prevedibilità dipende sia dalla situazione meteorologica che dalla scala temporale e spaziale che si vuole prevedere.

La rappresentazione dell’atmosfera terrestre tramite dei modelli numerici di previsione del tempo (come il modelli COSMO-7 e COSMO-2 di MeteoSvizzera) ha permesso di confermare un comportamento tipico dei sistemi caotici: l’evoluzione nel tempo è estremamente sensibile alle condizioni iniziali. Differenze anche minime all’inizializzazione del modello possono amplificarsi a tal punto da generare nella previsione due situazioni meteorologiche anche molto diverse tra loro. Si tratta del cosiddetto “effetto farfalla”, proposto e illustrato da Edward Lorenz una quarantina di anni fa tramite le sue teorie e il suo primo semplice sistema di equazioni differenziali in grado di generare un comportamento complesso (l’attrattore di Lorenz, Fig.1).

Nonostante i molteplici tipi di monitoraggio oggigiorno a disposizione (stazioni al suolo, radiosondaggi con palloni atmosferici, profilatori del vento, satelliti, aeroplani, ecc.), lo stato iniziale dell’atmosfera non è ancora conosciuto con precisione ovunque. In particolare sugli oceani vi sono ancora zone con poche informazioni. Questa mancanza di informazioni determina una significativa incertezza nelle condizioni iniziali del modello numerico di previsione. Vista la grossa sensibilità dei sistemi complessi alle condizioni iniziali, l’incertezza nell’inizializzazione si tramuta in un’incertezza delle previsioni effettuate dal modello.

Per cercare di quantificare l’incertezza di una previsione la corsa del modello tradizionale viene quindi affiancata da una serie di altre corse inizializzate in modo leggermente differente o perturbato.
Si ottiene così una serie di previsioni che si distribuiscono su diversi stati possibili (ad esempio soleggiato, piovoso, nuvoloso). Sulla base del numero di previsioni nei pressi di uno stato preciso si può quindi calcolarne la probabilità (Fig. 2)

Anche i modelli numerici producono tramite le approssimazioni contenute nelle loro equazioni degli errori a volte significativi che vanno a loro volta a far aumentare l’incertezza finale delle previsioni. Per questo si tende ora ad ampliare il concetto di previsioni d’insieme introducendo oltre alle diverse condizioni iniziali anche più modelli (suscettibili di produrre errori diversi) e differenti versioni dello stesso modello (per considerare l’incertezza di alcune componenti del modello). Inoltre da pochi anni anche le previsioni d’insieme ad altissima risoluzione per la simulazione della convezione sono un importante oggetto di studio.
MeteoSvizzera utilizza regolarmente tre tipi di previsioni d’insieme:

• Le previsioni globali d’insieme del Centro Europeo per la Previsione a Medio Termine che possiede una risoluzione orizzontale di 80 km (ECMWF).
• Le previsioni d’insieme ad area limitata: le COSMO-LEPS prodotte nell’ambito del consorzio COSMO e aventi una risoluzione orizzontale di 10 km. Necessario per il loro calcolo sono le condizioni al bordo provenienti dalla previsione d’insieme del modello globale (COSMO-LEPS).
• Le SRNWP-PEPS: previsioni d’insieme particolari basate su più modelli deterministici senza una variazione delle condizioni iniziali.

La perturbazione che raggiungerà la regione alpina nel corso di venerdì 5 giugno 2009 porterà delle precipitazioni anche abbondanti al sud delle Alpi durante la giornata di sabato. L’incertezza della previsione può essere stimata inizialmente analizzando la previsione d’insieme del centro europeo. La figura 3 sintetizza i risultati per alcuni parametri meteorologici (nuvolosità, precipitazioni, velocità del vento e temperatura). Per ogni termine nel futuro e per ogni parametro è indicata una statistica di tutte le corse del modello effettuate (mediana, massimo minimo e diversi percentili). Maggiore è l’estensione verticale delle barre azzurre larghe, maggiore è l’incertezza. Per sabato le precipitazioni totali potrebbero variare quindi tra i 25 e i 75 mm, senza considerare i picchi massimi poco probabili. Il grosso spettro dei quantitativi possibili è dovuto in parte alla velocità di passaggio della perturbazione, ai quantitativi di umidità trasportati verso il pendio sudalpino e anche alla componente convettiva difficilmente prevedibile in corrispondenza del passaggio frontale.

Analogamente è possibile produrre un meteogramma simile tramite la previsione d’insieme ad area limitata delle COSMO-LEPS. Quella di ieri ad esempio indicava delle precipitazioni tra i 10 e 50 mm.

La conclusione che può essere tratta a questo momento è quindi la seguente: sabato sarà una giornata uggiosa e molto piovosa con quantitativi totali da confermare in modo più esatto con l'avvicinarsi dell'evento.

Con tutte le corse delle COSMO-LEPS a disposizione è possibile infine calcolare le probabilità che si superino determinate soglie di precipitazione. Ad esempio per sabato la probabilità di superare i 20 mm è illustrata nella Figura 5.